Устройство для управления выпрямительно-инверторным преобразователем Советский патент 1988 года по МПК H02M7/515 

с/)

с

(fiue.l

Изобрет€;ние относится к вентильной преобразовательной технике и может быть использовано д.пя управления выпpя Q тёльнo-инвepтopным преобра- зователем в инверторном режиме, преимущественно на электроподвижном составе однофазно-постоянного тока с ре |куперативным торможением, I Цель изобретения - п овышение энер |гетических показателей и устойчивости инвертора при значительных ис- кажениях формы питающей сети. I На фиг.1 представлена блок-схема устройства; на фиг.- схемы блоков 1воздействия по напряжению (а) и воз- Действия по то.ку (б) J на фиг.З - |блок задержки на фиг о 4 - блок фик- Ьации напряжения, запоминающее уст- ройство и блок коррекции, а также диаграммы напряжений на этих элемен- |Тах| на фиг.5 - блоки регулятора уг- |ла погасания.

I Устройство для управления выпрями гельно-инверторным преобразователем Ьодер;кит вьшрямительио-инв ер торный треобразователь 1 , который связан Через силовой трансформатор 2 с пита йщей сетью 3,. измерительный трансформатор 4s подключенный к питающей Ьети 3 и..блоку 5 воздействия по на- ряжению, блок 6 воздействия по току Соединенный через трансформатоо 7 |1остоянного тока с выпрямительно-ин- : ерторным преобразователем 1, транс- (форматор 8 схемных блоков, соединен- ш с измерительным органом 9 регу- йятора 10 угла погасания, сумматор t1, входы которого соединены с бло- ами 5 и 6 и блоком 12 ручного зада- |ия уставки, элемент 13 сравнения, (|:равниваюрЕ(ий текзтдее и заданное зна- зршя угла запаса, соединенный выходом через блоки 14 и 15, вырабаты- ззающие управляющее воздействие, пропорциональное отклонению угла запаса (т уставки и интегралу от отклоне- ibiH, с формирователем 16 импульсов. Кроме того, устройство содержит трансформатор 17 напряжения, соединенный С блоком 18 фиксации напряжения и через нуль-орган 19 с блоком 20 задержки и запоминающим устройством 21, а блок 22 коррекции, выход которого соединен с входом сумматора 11.

Устройство работает следующим образом. .

На сумматор 11 подаются сигналы от блока 12 ручного задания уставки,

5

0

5

0

5

0

5

0

5

от блоков 5 и 6 воздействия по среднему напряжению и среднему току и от блока 22 коррекции. Блок 12 ручного задания уставки реализуется.на базе потенциометра и формирует сигнал уставки угла запаса о , обеспечивающий устойчивую работу инвертора в квазиустановивтлихся режимах. Блок 5 вырабатьшает сигнал, пропорциональный производной напряжения сети Uf; в случае уменьшения питающего напряжения. Блок 6 при увеличении тока нагрузки Ij формирует на выходе сигнал, пропорциональный производной этого тока. Блок 22 коррекции вырабатьгеает корректирующий сигнал, пропорциональный уменьшению коммутационного напряжения и. Така:я работа блоков 5, 6 и 22 объясняется тем, что как при уменьшении напряжения сети и коммутирующего напряжения, так и при увеличении тока яагрузки, увеличивается время коммутации тока и тем самым уменьшается угол запаса инвертора. При резком изменении указанных параметров это может привести к опрокидыванию инвертора. Для предотвращения срывов при переходных процессах на выходе сумматора 11 формируется сигнал

V ;«-/ -гг /«/ зг /

к,/(-а.,,

где К , К, К - коэффициенты пропорциональности.

Суммарный сигнахс (/ с выхода сумматора 11 подается на элемент 13 - сравнения регулятора 10 угла погасания, на второй вход которого поступает сигнал с текущим значением угла запаса о , который формируется измерительным органом 9 по окончании коммутационного провала в кривой переменного тока трансформатора. Измерительный орган 9 формирует сигнал Ug длительностью от момента окончания коммутации до момента перехода кривой питающего напряжения U через нуль. На выходе элемента 13 сравнения формируется сигнал рассогласования Л , подаваемый на блоки 14 и 15, которые вырабатьшают управляющие сигналы, пропорциональные отклонению угла запаса и его интегральному значению. На вход формирователя 16 подается больший из сигналов блоков 14

и 15 Ujj- , на его выходе формируются управляющие импульсы, поступающие на управляющие входы тиристоров выпрямительно-инверторного преобразователя. Формирователь 16 реализует вертикальный способ формирования импульсов, В установив шемся режиме на регулятор 10 углов погасания поступает сигнал, равный , т.е. сигнал с блока I2 ручного задания установки.

Для формирования сигнала, пропорционального изменению коммутирующего напряжения, сигнал с выхода трансформатора 17 напряжения (фиг.З) подается на вход блока 19. Одновременно на другой вход блока 19 подается стребирующий импульс с фазой /c-rpoS эл.град. от блока 20 задержки, синхронизированного с сетью сигналом от нуль-органа 19. Величина углас/р р выбрана из расчета, что в условиях эксплуатации угол запаса составляет 20-25 эл.град., а угол коммутации в номинальном режиме 15-20 эл.град. Запас в 5 эл.град. позволяет корректировать фазу /„ импульсов отпирания тиристоров инвертора в сторону уменьшения. На выходе блока 19 в момент прихода импульс с( crpoS формируется сигнал, пропорциональный напряжению питающей сети. Этот сигнал сопоставляется в суммирующем элементе с сигналом, пропорциональным значению питающего напряжения в предыдущем полупериоде, зафиксированном в запоминающем устройстве 21. В случае уменьщения величины питающего напряжения производится коррекция угла отпирания тиристоров инвертора dp, .

Таким образом, контроль за текущим значением напряжения осуществляется до момента, практически предшествующего процессу коммутации в инверторе.

Конкретная реализация данного устройства возможна цифровым способом на микросхемах средней степени интег рации серии. Весь обмен информацией о величине напряжения в предкоммута- ционной зоне происходит в цифровом виде, поэтому блок 18 снабжен аналого-цифровым преобразователем (АЦП) 23, а блок коррекции 22 - цифро-аналоговым преобразователем (1Ш1) 24. На вход АЦП 23 поступает сигнал, пропорциональный текущему значению на- пряжения питающей.сети от трансформа511

тора 17 напряжегош. АЦП 23 формирует на своем выходе код К, который поступает на вход триггерного регистра 25. В момент t прихода стробирующе- го импульса от блока 20 задержки код K(j переписывается на выходе триггерного регистра 25, откуда поступает на вход суммирующего элемента 26 и

на вход запоминающего устройства 21, вьтолненного в виде триггерного регистра.

В суммирующем элементе 26 в интервале t-j-tj сравниваются код К и

код К у , хранящийся на выходе запоминающего напряжения в предыдущем полупериоде (фиг.26). На выходе суммирующего элемента 26 формируется код ЛК|, пропорциональный разности

напряжений в предкоммутационной зоне в текущем и предыдущем пол т1ериодах. Код К| преобразуется с помощью ЦАП 24 в аналоговый сигнал, который посту пает на сумматор 1 1 и корректирьует

фазу импульсов отпирания вентилей инвертора. Смена информации на выходе запоминающего устройства 21 осуществляется в момент t, и tjH т.п., т.е в момент прихода синхроимпульсов U д

от нуль-органа 19. Период квантования АЦП 23 и ЦАП 24 равен приблизительно 0,7 эл.град., что обеспечивает достаточное качество регулирования .

Блок 5 (фиг.2а) может состоять из выпрямителя, низкочастотного LC-филь- тра Ф, дифференцирующей цепочки oJ/oft и усилителя У, блок 6 (фиг.26) - из низкочастотного LC-фильтра Ф, дифференцирующей цепочки и усилителя У.

Эффективность устройства соеспе- чивается за счет роста удельного объема рекуперируемой энергии. Увеличение сэкономленной энергии может быть получено за счет уменьшения угла запаса инвертора и снижения количества срывов режима рекуперации,

Применение предлагаемого устройства повьшзает энергетические показатели и устойчивости режима рекуперативного торможения при наличии колебаний питающего напряжения.

Формула изобретения

Устройство для управления выпря- мительно-инверторным преобразователем, содержащее измерительный трансформатор, предназначенный для подключения входом к питающей сети, а выходом - к входам блока воздействия по напря ению, измерительного органа регулятора угла погасания и формирователя импульсов, трансформатор переменного тока, подключенный входом к вторичной обмотке силового трансформатора, который первичной обмоткой предназначен для соединения с питающей сетью, причем выход трансформатора переменного тока соединен с вторым входом измерительного органа регулятора т ла погасания, блок воздействия по току, предназначенный для соединения входом через трансформатор постоянйого тока с выходом ти- ристорного преобразователя, который получает питание от силового транс- форматора, блок ручного задания уставки угла опережения, соединенный с одним из входов сумматора, к другим входам которого подключены выходы блока воздействия по напряжению и ёлока воздействия по току, а выход соединен с первым входом элемента сравнения, к второму входу кЬторого подключен выход измерительного органа, причем В61ХОД элемента сравнения

подключен через пропорциональный и интегральный блоки формирования управляющих воздействий в функции от отклонения угла погасания к второму входу формирователя импульсов, выход которого соединен с входом тиристор- ного преобразователя, о т л и ч а ю- щ е е с я тем, что, с целью повышения устойчивости рабо1Ъ1 выпрямитель- но-инверторного преобразователя,оно снабжено трансформатором напряжения, блоком фиксации напряжения нуль-органом, блоком задерткки, запоминающим

устройством и блоком коррекции, причем трансформатор напряжения, предназначенный для подключения входом к питающей сети, соединен выходом с одним из входов блока фиксации напряжения, а через ну.га -орган - с блоком задержки и одним из входов запоминающего устройства, причем второй вход блока фиксагщи напряжения соединен с выходом блока 3ajTep5KKH, а выход - с

вторым входом запоминающего устройства и первым входом блока коррекции, .втооой вход подключен к выходу запоминающего устройства, а выход -. к входу су1Ф1атора.

Изобретение относится к электро технике и может быть использовано для управления инверторным преобразователем на электроподвижном составе однофазно-постоянного тока. Цель изобретения - повышение устойчивости работы инвертора. Устройство со- держ}1т трансформатор напряжения 17, соединенный с блоком 18 фиксации напряжения и через нуль-орган 19 с блоком задержки 20 и запоминающим устройством 21, а также блок коррекции 22. Устройство осуществляет слежение за текущим значением напряжения. Зил.

IPUB.2

Tfr

Цо

Vie

Kvn-1 21

Кап 20

Kui 25

V

фие.Н

Vu2.5